خامات
الألومنيوم هو ثالث أكثر العناصر وفرة على سطح الأرض. فقط الأكسجين والسيليكون أكثر شيوعًا. تحتوي قشرة الأرض على عمق 16 كم (10 أميال) على 8 في المائة من الألمنيوم. الألمنيوم لديه ميل قوي للدمج مع العناصر المشتركة الأخرى ، ونادرا ما يحدث في الطبيعة في الشكل المعدني. ومع ذلك ، تعتبر مركباتها مكونًا مهمًا لجميع الصخور الشائعة تقريبًا. يوجد في الصلصال ، الصخر الزيتي ، الأردواز ، الشست ، الجرانيت ، السينيت ، والأرض.
تم اكتشاف خام الألومنيوم الأكثر أهمية ، وهو صخرة تحتوي على الحديد تتكون من حوالي 52 في المائة من أكسيد الألومنيوم ، في عام 1821 بالقرب من Les Baux في جنوب فرنسا. سميت المادة فيما بعد بالبوكسيت. يتم تعريف البوكسيت بشكل أفضل على أنه خام الألومنيوم بدرجات متفاوتة من النقاء حيث يكون الألومنيوم في شكل هيدروكسيد الألومنيوم أو أكسيد الألومنيوم هو أكبر مكون منفرد. الشوائب هي إلى حد كبير أكسيد الحديد والسيليكا وتيتانيا.
يختلف البوكسيت بشكل كبير في المظهر الجسدي ، اعتمادًا على تكوينه وشوائبه. يتراوح لونه من الأبيض المصفر إلى الرمادي أو من الوردي إلى الأحمر الداكن أو البني إذا كان عاليًا في أكاسيد الحديد. قد يكون ترابيًا ، أو قد يتراوح في شكله من الطين إلى الصخر. تم العثور على البوكسيت في جميع قارات العالم باستثناء القارة القطبية الجنوبية. تكمن أغنى الرواسب بشكل عام في المناطق التي كانت أثناء التكوين في المناخات الاستوائية وشبه الاستوائية ، مما يوفر الظروف المثلى لهطول الأمطار الغزيرة ، ودرجات الحرارة الدافئة المستمرة ، والتصريف الجيد.
توجد رواسب كبيرة في جزر البحر الكاريبي ، وأمريكا الجنوبية الشمالية ، وأستراليا ، والهند ، وإندونيسيا ، وماليزيا ، والصين ، وروسيا ، وكازاخستان ، وغرب إفريقيا ، واليونان ، وكرواتيا ، والبوسنة والهرسك ، والجبل الأسود ، والمجر ، وإيطاليا ، وفرنسا.
ليست كل البوكسيت اقتصادية لإنتاج الألمنيوم. تعتبر الأرض فقط التي تحتوي على محتوى أكسيد الألومنيوم بنسبة 30 بالمائة أو أكثر عملية. فقط تلك الخامات التي تحتوي على تركيزات كبيرة من المعادن جيبسيت والبوهميت ، والتي تحتوي على 65 و 85 في المائة من الألومينا ، على التوالي ، تعتبر اقتصادية بشكل عام ليتم معالجتها. تم العثور على Gibbsite إلى حد كبير في المناطق الاستوائية على جانبي خط الاستواء ، بينما يوجد البوهميت إلى حد كبير شمال الحزام شبه الاستوائي في روسيا وكازاخستان وتركيا والصين واليونان.
يمكن لترسبات البوكسايت المعروفة تزويد العالم بالألمنيوم لمئات السنين بمستويات الإنتاج الحالية. عندما يتم استنفاد رواسب البوكسيت عالية الجودة ، ستبقى احتياطيات كبيرة من الخامات الثانوية مستغلة: رواسب لاتريت في شمال غرب الولايات المتحدة وأستراليا ، في شمال الولايات المتحدة ، أباتيت وألونيت في أوروبا ، الكاولينايت في جنوب شرق الولايات المتحدة. تتوفر أيضًا مصادر أخرى من الألومينا غير البوكسيت: طين الألومينا ، داوسونيت ، الصخر الزيتي ، الصخور النارية ، ومعادن السابروليت والسيلانيت. في روسيا ، يتم تكرير الألومينا من الخامات غير البوكسيتية - أي النيفلين سينيت والألونيت. تميل التطورات البوكسيت الضخمة في أستراليا وغينيا وإندونيسيا إلى تأجيل الاهتمام بالخامات الثانوية في مكان آخر.
التعدين
إلى حد بعيد ، تقع أكبر كمية من البوكسيت المستغل تجاريًا على سطح الأرض أو بالقرب منه. وبالتالي ، يتم استخراجه في حفر مفتوحة لا تتطلب سوى الحد الأدنى من إزالة العبء الزائد. يتم تفكيك أسرة البوكسيت ويتم حفرها بمجرفة كهربائية أو خط السحب ، ويتم نقل الخام بواسطة الشاحنة أو السكك الحديدية أو الحزام الناقل إلى مصنع المعالجة ، حيث يتم سحقه لتسهيل التعامل معه. تقع مصانع التكرير بالقرب من مواقع المناجم ، إن أمكن ، لأن النقل عنصر رئيسي في تكاليف البوكسيت.
يتم تكرير ما يقرب من 90 في المائة من جميع البوكسايت الملغومة إلى ألومينا ، والتي يتم صهرها في النهاية إلى الألومنيوم. يتم استخدام النسبة المتبقية 10 في المائة في تطبيقات أخرى ، مثل المواد الكاشطة والحراريات والبدائل في استعادة النفط الخام. ينتج ما يقرب من أربعة أطنان من البوكسيت عالي الجودة طنين من الألومينا ، يتم إنتاج طن واحد من الألومنيوم منه.
الاستخراج والتكرير
يتكون إنتاج الألمنيوم من البوكسيت من خطوتين: تكرير البوكسيت للحصول على الألومينا وصهر الألومينا لإنتاج الألمنيوم. يحتوي البوكسيت على عدد من الشوائب ، بما في ذلك أكسيد الحديد والسيليكا وتيتانيا. إذا لم تتم إزالة هذه الشوائب أثناء التكرير ، فإنها ستقوم بتلويث المعادن وتلويثها أثناء عملية الصهر. لذلك ، يجب معالجة الخام للقضاء على هذه الشوائب. عادةً ما تحتوي الألومينا المنقاة على 0.5 إلى 1 في المائة من الماء ، و 0.3 إلى 0.5 في المائة من الصودا ، وأقل من 0.1 في المائة من أكاسيد أخرى. تعد عملية باير ، مع التعديلات المختلفة ، الطريقة الأكثر استخدامًا لإنتاج الألومينا ، ويتم إنتاج جميع الألومنيوم من الألومينا باستخدام عملية التحليل الكهربائي Hall-Héroult.
